以Ca-Ca距离为基础的构象空间的可视化研究

蛋白质结构构象呈现明显的规律,研究其在特定构象空间的分布对蛋白质结构预测和模拟具有重要意义。本文以449个非冗余的高分辨串蛋白质结构为材料,以Ga-Ga距离向量代表蛋白质片段。然后利用主成分分析方法,建立蛋白质片段构象空间的可视化构图,并且单个蛋白质分子可以映射到该空间形成一个顺序连接的路径。从而,可以很直观的分析各长度片段（4-9个残基的片段）的分布情况及其内在的连接关系。图形显示了明显的聚集性,以及各种类型片段与二级结构明显的对应关系。     

真核生物α-甘露糖苷酶生物信息学分析

α-甘露糖苷酶(α-mannosidase,α-Man)是真核生物蛋白质N-聚糖修饰的关键酶,其对甘露糖残基的修剪过程是糖蛋白N-糖链复杂化的必要步骤,对蛋白质的合成及正确构象的折叠起决定性作用。根据α-Man的功能特异性,其一般被分为糖基水解酶38家族(glycosyl hydrolase 38 family,GH38)、糖基水解酶47家族(glycosyl hydrolase 47 family,GH47)两个家族。利用生物信息学分析GH38家族与GH47家族在进化上的关系和氨基酸序列保守性以及不同物种内质网Ⅰ型甘露糖苷酶(endoplasmic reticulum ManⅠ,ERManⅠ)的理化性质、结构特点、功能特征后发现,GH47家族比GH38家族在进化上更早且保守性更好;α-Man基因在不同物种中长度存在明显差异,物种越高等基因平均长度越长;真核生物ERManⅠ均为亲水性不稳定蛋白质,其氨基酸序列存在跨膜螺旋并含有信号肽,且蛋白质空间构像为桶状,包含Ca~(2+)结合位点。文中对α-Man的生物信息学分析可以为研究α-Man在生命过程中的作用提供重要的信息。     

利用圆二色谱和流式细胞术分析干扰素-α的构象与其抗病毒活性的相关性

利用圆二色谱(Circular dichroism,CD)和流式细胞术(Flow cytometry,FCM)分析干扰素(Interferon,IFN)-α的构象与其抗病毒活性之间的关系。以重组人IFN-α(rIFN-α2b和rIFN-α2a)为材料,变温CD谱分析表明,在65℃以下,两种IFN-α的二级结构相对稳定,当温度高于65℃以后,两者的二级结构发生不可逆的改变。FCM分析构象变化前后IFN-α的抗病毒活性发现,构象的改变一定程度上减弱了其抗病毒活性。rIFN-α2b和rIFN-α2a具有相似的变化趋势。以上结果表明,IFN-α的构象是影响其抗病毒活性的重要因素之一,同时也验证了CD结合FCM是分析蛋白质药物构象与其细胞水平上生物学活性相关性的较好组合。     

抗体片段在铂纳米粒子表面的构象重构

目的 最近在金纳米粒子（AuNPs）表面重构抗体片段的天然构象和功能的研究表明分子构象工程的可行性。本质上,分子构象工程就是要像蛋白质折叠一样,通过精确控制柔性非功能分子的构象使其产生新功能。本文在铂纳米粒子（PtNPs）表面重构抗体互补决定簇区（CDR）片段的天然构象和功能,旨在探索分子构象工程的普适性及揭示蛋白质结构-功能机制。方法 本文将抗溶菌酶抗体（cAB-lys3）中的CDR3片段（在单独存在时没有稳定构象和功能）通过两个Pt-S键偶联到PtNPs表面。CDR片段的天然构象和功能的恢复通过它对溶菌酶活性的抑制来表征。结果 通过多肽密度优化和表面聚乙二醇修饰,制得基于PtNPs的抗溶菌酶人工抗体（简称铂抗体）。溶菌酶活性测试结果表明,铂抗体可以特异性结合溶菌酶并显著抑制其活性。结论 本文第一次在PtNPs表面重构了蛋白质片段的天然构象并恢复了其功能,证明分子构象工程可作为一种通用方法制备基于纳米粒子的人工蛋白质。     

翻译速率与蛋白质二级结构的关系

统计分析了人的 119种蛋白质和大肠杆菌的 92种蛋白质密码子翻译速率和蛋白质二级结构的关系。据m 密码子片段在不同二级结构中的频数分布 ,我们发现人和大肠杆菌中翻译速率与蛋白质二级结构之间有一定关系 :高翻译速率时倾向编码α螺旋、不倾向编码线团 (coil) ;低翻译速率时倾向编码线团、不倾向编码α螺旋 ;β折叠结构则随翻译速率表现出明显的振荡。同时 ,密码子的使用在不同片段内一般也是不均匀的 :在α螺旋片段内 ,结构尾部偏向使用高翻译速率密码子 ;中部倾向使用中翻译速率密码子 ;而头部使用的密码子翻译速率偏低。这样的倾向性不大可能归结为随机起伏的影响。     

二级结构形成：蛋白质折叠起始过程的框架模型

框架模型认为二级结构形成是蛋白质起始过程的结构基础.文章介绍蛋白质同源片段的溶液构象及其构象研究法和多肽二级结构的从头设计,并综述这些研究成果应用于折叠起始过程的理论模型和蛋白质折叠起始过程的最新研究进展.     

一种新的蛋白质结构编码方法及其应用

基于四肽构象的可视化聚类的结果,提出了一种新的编码方法,由此可将蛋白质三维构象空间映射到一维编码空间,将蛋白质三维结构空间中的模式搜索和模式发现问题转化为一维编码空间中的相应问题。通过两个算法从模式检索以及模式发现两方面验证了编码的有效性;同时利用熵的概念探讨了序列、结构之间的相关度,得到了一些重要的序列．结构模式．实验结果表明,该编码方法能更加准确地反映四肽构象空间中的分布情况,其结果可解释性更强．     

α螺旋和β折叠连接短肽的构象分析──蛋白质超二级结构模块（MOTIF）研究（Ⅰ）

对２４０个分辨率在２５Ａ以上较高度蛋白质结构中α螺旋和β折叠的连接短肽进行了系统分析。着重研究了一个至五个残基长的短连接肽,依它们所连接的二级结构分成四种类型分析,即αααβ和ββ。对非规则结构区,作者采用了五种残基构象状态－ａ,ｂ,ｃ,ｌ,ｔ－,进行系统研究,识别出５０种发生频率在５次以上的非规则结构,其中出现次数多于２５次的有１１种类型。这１１种类型的连接多肽是较普遍发生的。此结果对揭示蛋白质非规则结构区的结构规律有一定意义为超二级结构结构模型和预测的进一步研究建立了基础。     

蛋白质构象病

蛋白质结构生物学既从蛋白质一级结构序列 ,也从蛋白质空间结构及其动态变化去研究蛋白质的性质和功能。生物医学研究表明蛋白质空间构象发生异常变化会引起疾病发生 ,形成了蛋白质构象病 (Ｐｒｏｔｅｉｎｃｏｎｆｏｒｍａ ｔｉｏｎａｌｄｉｓｅａｓｅｓ)这一新的病理学概念[1] 。1 .蛋白质构象病及其分子构象病理学一般讲 ,引起构象疾病的蛋白质分子与正常蛋白质同时存在于机体内 ,至少部分蛋白质具有正常折叠的空间构象 ,并以正常形态释放。当蛋白质构象异常变化时可导致其生物功能丧失 ,或者引起其后发生的蛋白质聚集与沉积 ,使组织结构…     

α螺旋和β折叠连接短肽的构象分析──蛋白质超二级结构模块（MOTIF）研究（Ⅰ）

对２４０个分辨率在２５Ａ以上较高度蛋白质结构中α螺旋和β折叠的连接短肽进行了系统分析。着重研究了一个至五个残基长的短连接肽,依它们所连接的二级结构分成四种类型分析,即αααβ和ββ。对非规则结构区,作者采用了五种残基构象状态－ａ,ｂ,ｃ,ｌ,ｔ－,进行系统研究,识别出５０种发生频率在５次以上的非规则结构,其中出现次数多于２５次的有１１种类型。这１１种类型的连接多肽是较普遍发生的。此结果对揭示蛋白质非规则结构区的结构规律有一定意义为超二级结构结构模型和预测的进一步研究建立了基础。     

α-甘露糖苷酶的研究进展

α-甘露糖苷酶(α-mannosidase,α-Man)是真核生物蛋白质N-聚糖修饰的关键酶,其对甘露糖残基的修剪过程是糖蛋白N-糖链复杂化的必要步骤,对蛋白质的合成及正确构象的折叠起决定性作用。N-聚糖的修饰过程包括高甘露糖的修饰与复杂型甘露糖合成两种,α-Man同时参与这两种修饰过程,并发挥重要作用。现重点介绍α-Man的分类、α-Man与高甘露糖修饰的关系、α-Man与复杂型甘露糖合成的关系及α-Man的应用,以期为后续研究提供理论依据。     

基于图论模型的蛋白质结构类型的研究

提出了基于图论模型的H系数分类蛋白质结构为H结型和NH结型的方法.论述了蛋白质结构中序列不相邻的C_α原子之间的空间距离与序列相邻的C_α原子之间空间距离的关系.用此方法对PDB的66个单链蛋白质结构进行分类,结果显示H结型占18.2%.H结在全α型中出现比例较高,在全β型中出现比例较小,所以H结倾向出现在含有α螺旋的蛋白质结构中.     

三肽和四肽构象空间的可视化方法

研究蛋白质寡肽构象在构象空间中的分布情况,对提取寡肽模式并构建短肽库具有重要意义。通过构建一个保距映射,将以主链原子均方根距离(root mean square distance,RMSD)为距离测度的三肽构象空间变换为一维直线上的欧氏距离空间,从而直观地展现三肽构象的聚集情况,表明三肽主链构象可以用单一变量编码。应用该特性对四肽的构象空间加以分析,将四肽构象映射到三维空间中,从而以可视的方式描述四肽构象空间的聚集情况。对短肽构象空间的初步分析表明,短肽的聚集性和二级结构有着密切的联系。在四肽构象空间中存在有自然边界的离散区域(与螺旋等结构相关),也有一些区域(与折叠等结构有关)难以进一步划分。这种方法也为以可视方式分析高维空间中肽段的聚集性给出了一种可能的方案。     

基于超滤膜辅助的糖蛋白全O-连接糖链的富集和MALDI-TOF/TOF质谱结构解析

哺乳动物中约有50%以上的蛋白质都发生了糖基化修饰.连接在丝氨酸或苏氨酸上的O-连接糖链是常见的蛋白质糖基化修饰方式之一,其主要功能是维持与其连接的蛋白质部分的空间构象,保护其免受蛋白酶水解及覆盖某些抗原决定簇.糖链结构的解析有助于更清楚地认识糖蛋白及其功能.本研究建立了一种基于超滤膜辅助(FASP)富集细胞、血清和尿液中糖蛋白全O-连接糖链的方法,根据糖蛋白与其糖链结构之间的分子质量差异,利用10 KD超滤膜富集蛋白质样品中由β消除反应释放的全O-连接糖链,将糖链甲基化修饰后再使用MALDI-TOF/TOF-MS进行解析,同时利用二级质谱进行结构确认.通过上述方法可从标准糖蛋白mucin、细胞、血清和尿液样本中分别鉴定到83、29、33和85种O-连接糖链结构,利用该方法可以从复杂样品中富集和解析糖蛋白全O-连接糖链,实现快速、高效、高通量地解析糖蛋白O-连接糖链的目的.     

肽键的统计分析和蛋白质的二级结构

 本文对蛋白质序列的肽键进行了统计分析,计算了二肽构象参数P_α、P_β、P_c和三肽构象参数Q_α、Q_β、Q_c。在此基础上提出了由氨基酸序列预测二级结构的规则。预测的正确率达90％,优于Chou-Fasman方法。这个结果表明二肽(三肽)关联在形成蛋白质二级结构中具有明显的重要性。     

大鼠TGF－α修饰16肽的溶液构象

已知大鼠Ｔ０Ｆ－α的抗原部位干Ｃ环,且大鼠的ＴＧＦ—α（３４－４３）和ＴＧＦ－α（４４－５０）均有较强的活性以转化正常细胞。为了揭示其结构与功能关系,合成了大鼠ＴＧＦ－α修饰１６肽。在前文用二维核磁共振技术归属质子谱并验证其一级结构的基础上,本文测定了不同混合时间的二维ＮＯＥＳＹ谱。根据所得的数据因原始斜率法求出距离约束。通过约束分子动力学计算定出该分子的溶液构象。其中还用ＤＱＦ－ＣＯＳＹ的数据求出二面角作为决定溶液构象的参考。     

α-葡萄糖苷酶抑制剂的构效关系

为建立抑制剂与α 葡萄糖苷酶之间的构效关系 ,按照Dixon的方法测定了多种糖及糖衍生物的抑酶性 .共出现 3种Dixon曲线 ,分别代表了 3种不同的酶结合方式 .这些糖和糖衍生物的结构变化 (如羟基构象、C 1位取代基、聚合度等的变化 )都会影响其与酶的结合能力 .结果表明 ,与酶有高结合力的物质需要满足一定的结构要求 ,如恰当的羟基构象、阳离子、共价连接的环形成的半椅状或椅状构型等     

hIL-6·hIL-6Rα·gp130三元复合物的结构预测

通过Ｄｅｌｐｈｉ方法分析人白介素６（ｈｕｍａｎ ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ－６,ｈＩＬ－６）／人白介素６受体α亚基（ｈｕｍａｎ ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ－６ ｒｅｃｅｐｔｏｒ α ｓｕｂｕｎｉｔ,ｈＩＬ－６Ｒα）复合物、ｇｐ１３０（βｓｕｂｕｎｉｔ）的空间构象的表现静电分布,利用分子对接方法研究ｇｐ１３０和ｈＩＬ－６／ｈＩＬ－６Ｒα复合物作用成三元复合物的空间构象,经过分子力学优化、分子动力学常温动态模     

α-银环蛇毒素基因的克隆与表达

与传统的捕蛇或养蛇提毒的方法相比,利用基因工程方法生产蛇神经毒素具有明显的潜在优势。本研究结合国内外的研究现状,以α-银环蛇毒素(α-bungarotoxin,α-BgTx)为例子来探讨蛇神经毒素基因在大肠杆菌表达体系中的表达情况及其规模生产的可行性。首先根据文献报道α-银环蛇毒素的氨基酸序列,推导出其DNA序列并设计成部分互补的4条寡核苷酸片段,利用DNA合成仪人工合成、纯化其寡核苷酸片段,通过片段退火、切口补平、连接、克隆、测序鉴定获得了α-银环蛇毒素基因;然后将α-银环蛇毒素基因克隆至pGEX-2T质粒中分别转化大肠杆菌DH5(和JM109进行表达分析,融合蛋白约占细菌总蛋白的30％～40％,其中部分为可溶性表达,部分以包含体的形式表达;对可溶性表达的条件进行了优化。最后以天然纯化的α-银环蛇毒素作为对照,分析融合方式表达的重组α-银环蛇毒素的活性,ELISA结果显示其与天然的α-银环蛇毒素比较具有相似的抗原性。     

α—银环蛇毒素基因的合成与表达

结合国内外的研究现状,以α－银环蛇毒素为例来探讨蛇神经毒素基因在大肠杆菌表达体系中的表达情况及其规模生产的可行性。首先根据文献报道α－银环蛇毒素的氨基酸序列,推导出其ＤＮＡ序列并设计成部分互补的４条寡核苷酸片段,利用ＤＮＡ合成仪人工合成,纯化这４条寡核苷酸片段,通过片段退火,切口补平,连接,克隆,测序鉴定获得了α－银环蛇毒素基因,然后将ａ－银环蛇毒素基因克隆至ｐＧＥＸ－２Ｔ质粒中分别转化ＤＨ５α和